resumo assembly x86 16 bits

ASSEMBLY X86

DISCIPLINA DE ARQUITETURA DE

COMPUTADORES

CURSOS DE BACHARELADO EM ENGENHARIA DE

COMPUTAÇÃO E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Prof.ª M.ª Eng.ª Elaine Cecília Gatto

Bauru-SP

2015

Arquitetura de Computadores

Engenharia de Computação / Ciência da Computação

Resumo Conjunto de Instruções e Assembly X86

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SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................................ 4

2. OPERAÇÕES PRIMITIVAS MAIS COMUNS ................................................................................................................. 4

3. PROJETO DO CONJUNTO DE INSTRUÇÕES ............................................................................................................... 4

3.1 Código da Operação ........................................................................................................................................... 5

Tamanho fixo: ....................................................................................................................................................... 5

Tamanho variável: ................................................................................................................................................ 5

3.2 Operando ............................................................................................................................................................ 6

4. FORMATOS DE INSTRUÇÕES ..................................................................................................................................... 6

4.1 Instruções com quatro operandos ..................................................................................................................... 6

4.2. Instruções Com Três Operandos ....................................................................................................................... 6

4.3. Instruções Com Dois Operandos ....................................................................................................................... 7

4.4. Instruções Com Um Operandos ......................................................................................................................... 7

4.5. EXEMPLO ........................................................................................................................................................... 7

5. MODOS DE ENDEREÇAMENTO ............................................................................................................................... 10

5.1 Imediato ............................................................................................................................................................ 10

5.1 Direto ................................................................................................................................................................ 11

5.2 Indireto ............................................................................................................................................................. 11

5.3 Por Registrador ................................................................................................................................................. 11

5.4 Indexado ........................................................................................................................................................... 11

6. ASSEMBLY X86 16 bits ............................................................................................................................................ 12

6.1 Organização de Dados ...................................................................................................................................... 12

6.2 Registradores .................................................................................................................................................... 13

Registradores Gerais ........................................................................................................................................... 13

Registradores de Segmento ................................................................................................................................ 14

Registradores de Deslocamento ......................................................................................................................... 14

6.3 Interrupções ..................................................................................................................................................... 15

Interrupção por Hardware .................................................................................................................................. 15

Interrupção por Exceção ..................................................................................................................................... 15

Interrupção por Software ................................................................................................................................... 16

6.4 Linguagem Assembly ........................................................................................................................................ 16

6.5 DEBUG............................................................................................................................................................... 17

Comandos básicos .............................................................................................................................................. 17




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Operações ........................................................................................................................................................... 17

Exemplo .............................................................................................................................................................. 18

Solução ............................................................................................................................................................... 18

Referências ................................................................................................................................................................. 22




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1. INTRODUÇÃO

O hardware funciona através de ordens simples e básicas. O hardware não é capaz de manipular diretamente ordens

mais complexas. Instrução de máquina: ordens que são transmitidas ao hardware para serem interpretadas e executadas por um

conjunto de bits. Especifica para o hardware que determinada operação deve ser realizada. Set Instruction ou Conjunto de

Instruções: grupo de instruções de máquina. Define o que um processador é capaz de realizar, permitindo ao programador do

compilador escrever o código de acordo. Quais operações o processador poderá realizar? Como cada operação será realizada?

ISA: instruction set architecture ou arquitetura do conjunto de instruções. É a interface entre o hardware e o software

(e os compiladores). Computadores de uso geral: possui um conjunto básico de instruções primitivas. Um programador pode

combinar essas instruções de diferentes modos, obtendo diferentes resultados. O computador, como conhecemos hoje, é capaz

de executar diversos tipos diferentes de programas. Exemplo: Notepad e AutoCAD. A “inteligência” e a versatilidade do

sistema computacional estão na combinação das instruções primitivas visto que o hardware é imutável. Computadores devem

ser capazes de executar programas em diversas linguagens.

Quando uma máquina nova é desenvolvida, surgem as seguintes perguntas: A nova máquina é compatível com a

antecessora? A nova máquina pode executar meu sistema operacional? A nova máquina executará todos os meus programas de

aplicação existentes sem modificação? Ninguém quer jogar fora seus programas antigos e começar do zero novamente! Isto faz

parte do projeto do ISA. DESAFIO: construir máquinas melhores sujeitas às limitações da compatibilidade.

2. OPERAÇÕES PRIMITIVAS MAIS COMUNS

Transferencia de uma palavra de dados de uma célula para outra;

Somar dois operandos, guardando o resultado em um deles ou em um terceiro operando;

Desviar para outro endereço fora da sequencia;

Testar uma condição. Se o teste resultar em verdadeiro, desvia para outro endereço;

Realizar operação lógica AND entre dois valores;

Parar a execução de um programa;

Adicionar 1 a um valor de operando;

Transferencia de byte da porta de E/S para a MP e vice-versa;

Substituição do operando por seu valor absoluto.

3. PROJETO DO CONJUNTO DE INSTRUÇÕES

Quais são os elemetos requeridos para a execução de uma operação? Qual o formato binário da instrução de máquina?

Quais tipos de dados serão manipulados? No projeto então é definido: Quais operações o processador realizará? Como as




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operações são identificadas? Como as operações são executadas: necessário especificar a sequencia de microoperações que de

fato realizarão a tarefa? Formato básico de uma instrução:

Código da operação Operandos

3.1 Código da Operação

Indica ao processador o que fazer e como fazer – Operation Code ou OpCode. Este código é único para cada

operação. Indica qual é a operação a ser executada. É o nome da instrução propriamente dita. Sinaliza para a unidade de

controle o procedimento a ser seguido para execuação da operação. É a instrução em si. Linguagem simbólica de máquina =

linguagem assembly = representação dos bits da instrução.

A quantidade de bits por campo é definida pelo projetista. A quantidade no C.OP. define o limite máximo de

instruções que o processador poderá executar: Se OpCode com 7 bits, então, 27 = 128 instruções; Se OpCode com 8 bits,

então, 28 = 256 instruções. A quantidade de bits no OpCode pode ser definido de duas formas pelo projetista: Tamanho fixo ou

Tamanho variável.

Tamanho fixo: Quantidade definida de bits. Típico de arquiteturas RISC. Se sabe, exatamente, quantas instruções o processador pode

executar. Mais simples de implementar e manipular durante a execução. Conforme a tecnologia avança, são necessárias mais

instruções e o tamanho de OpCode cresce com isso, pois precisa acomodar todos os códigos necessários, o que afeta

diretamente a memória principal (mais endereçamento é necessário). A memória principal é um dos componentesmais caros de

um computador, o ideal é que seu espaço não seja desperdiçado mas sim usado com eficiência. Exemplos: Intel 8080 e 8085 –

8 bits de OpCode.

Tamanho variável: Quantidade indefinida de bits, podendo variar conforme a operação a ser realizada. Típico de arquiteturas CISC.

Codifica uma quantidade maior de instruções com menor quantidade de bits. Permite campos de operandos com tamanhos

diferentes. Mais instruções com quantidades diferentes de operandos. Permite aumentar o tamanho total da instrução, o que

também acarreta problemas com a memória principal. Exemplos: Intel 8086, 8088 e 80286 – 1 byte de OpCode; Intel 386, 486

e Pentium – varia entre 1 e 2 bytes de OpCode

A decisão sobre a quantidade de bits a ser adotada no OpCode afeta o projeto como um todo. Se o projeto tem muitas

instruções: Maior flexibilidade; Compilação mais rápida; Instruções de máquina mais complexas são mais completas, o que

acarreta um código de programa compilado mais simples de ser traduzido de uma linguagem de alto nível para baixo nível;

Hardware do processador é mais complexo, portanto, aumenta o custo de fabricação, visto que mais circuitos integrados serão

necessários; O decodificador de instruções também sérá mais complexo e levará mais tempo para decodificar as instruções, o

que afeta o desempenho do sistema como um todo;




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3.2 Operando

Indica ao processador qual dado ou dados a operação se realizará, ou seja, o endereço do dado. Pode haver instruções

com mais de um campo operando e este campo também pode indicar o próprio valor do dado.

É o dado que se deseja manipular; Pode estar armazenado em uma posição da memória ou registrador ou ainda

explicito no campo; O endereço do local onde está armazenado o dado se encontra neste campo; Modo de endereçamento: é a

diversidade de apresentação do dado na instrução – formas diferentes do dado aparecer na instrução; Dois aspectos importantes

sobre os operandos: Quantidade de operandos; Modo de endereçamento;

Ambos os campos são formados por uma quantidade de bits. Formato de instruções, largura dos campos e conteúdo

variam de acordo com a arquitetura.

4. FORMATOS DE INSTRUÇÕES

4.1 Instruções com quatro operandos

Opcode Operando 1 Operando 2 Operando 3 Endereço Da Próxima

Instrução

Código da operação Registrador Destino

(registrador que

armazenará o

resultado da operação)

Registrador Fonte Registrador Fonte IP – próxima instrução

Exemplo: ADD X, Y, Z, P ; X = Y + Z

Vantagem: Esse formato de instrução é completa pois possui todos os operandos necessários de uma operação

aritmética;

Desvantagem: Precisa de mais espaço na memória principal e desperdiça espaço em outros tipos de operações; (nem

todas as operações precisam de quatro operandos!)

Atualmente nenhuma máquina utiliza instruções com 4 operandos. A próxima instrução a ser executada sempre estará

armazenada no PC – Contador de Programa/Programm Counter ou IP – Instruction Pointer/Ponteiro de Instrução. São

necessários 5 acessos a memória: 1 para buscar a instrução e mais 4 para cada operando.

4.2. Instruções Com Três Operandos

Opcode Operando 1 Operando 2 Operando 3

Código da operação Registrador Destino Registrador Fonte Registrador Fonte

Exemplo: ADD X, Y, Z ; X = Y + Z

São necessários 4 acessos a memória: 1 para buscar a instrução e mais 3 para cada operando.




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4.3. Instruções Com Dois Operandos

Opcode Operando 1 Operando 2

Código da operação Registrador Destino Registrador Fonte

Exemplo: ADD X, Y ; X = X + Y


4.4. Instruções Com Um Operandos

Opcode Operando 1

Código da operação Registrador Destino e Fonte

Exemplo: ADD X ; ACC = ACC + X

ACC – Registrador Acumulador. Ele é um operando implícito. Armazena o valor de um dos dados. Armazena o

resultado da operação. Duas instruções fazem a transferencia de dados entre a memória principal e o registrador ACC:

LDA X ;ACC = X

STA X ;Op = X

LDA = instrução de carga. Carrega um valor de um registrador. STA: instrução de armazenamento. Armazea um

valor em um registrador. Em instruções de um operando é necessário sempre carregar e armazenar valores para não perde-los.


4.5. EXEMPLO

Dado o código em linguagem de alto nível X = A * ( B + C * D – E / F ), converta-o em instruções de:

a) quatro operandos;

b) três operando;

c) dois operandos;

d) um operandos.

Suponha que cada campo, de cada formato de instrução, suporte 5 bits. Responda às perguntas abaixo.

1) Quantas linhas de código são geradas para cada formato de instrução? Qual formato possui menos linhas e, qual

formato possui mais linhas?

2) Quantos acessos à memória são necessários para cada formato de instrução? Qual formato possui menos acessos e,

qual formato possui mais?

3) Quantas instruções de adição, subtração, multiplicação, divisão e de transferência de dados existem em cada código

gerado?




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4) Qual a quantidade de bits total de cada formato de instrução? Qual formato tem menos bits e, qual formato tem

mais bits?

5) Qual a quantidade de bits total para cada código gerado? Qual formato tem menos bits e, qual formato tem mais

bits?

6) Qual a quantidade total de acessos à memória para cada código gerado? Qual formato tem menos acessos e, qual

formato tem mais acessos?

7) De acordo com os cálculos realizados nas questões anteriores, uma instrução com um operando é mais vantajosa

que uma instrução de três operandos? Explique.

SOLUÇÃO

Primeiro você deve se perguntar qual operação tem prioridade de resolução. Lembram-se das prioridades de

operadores? Precisam também resolver a expressão de dois em dois operandos. Lembrem-se, o processador só manipula

operações com dois operandos, mesmo que o formato da instrução tenha mais de dois operandos. Devemos nos lembrar aqui

da matemática básica:

X = A * ( B + C * D – E / F ) 1.º Fazemos a multiplicação C * D

X = A * ( B + T1 – E / F ) O resultado da multiplicação fica armazenado em uma variável temporária T1

X = A * ( B + T1 – E / F ) 2.º Fazemos da divisão E / F

X = A * ( B + T1 – T2 ) O resultado da divisão fica armazenado em uma variável temporária T2

X = A * ( B + T1 – T2 ) 3.º Fazemos a soma B + T1

X = A * ( T3 – T2 ) O resultado da soma fica armazenado em uma variável temporária T3

X = A * ( T3 – T2 ) 4.º Fazemos a subtração T3 – T2

X = A * ( T4 ) O resultado da subtração fica armazenado em uma variável temporária T4

X = A * ( T4 ) 5.º Fazemos a multiplicação A * T4

X = X O resultado da multiplicação precisa ser armazenado em X

a) MPY T1, C, D, P

DIV T2, E, F, P

ADD T3, B, T1, P

SUB T4, T3, T2, P

MPY X, A, T4, P

b) MPY T1, C, D ; T1 = C * D

DIV T2, E, F ; T2 = E / F

ADD T3, B, T1 ; T3 = B * T1

SUB T4, T3, T2 ; T4 = T3 * T2

MPY X, A, T4 ; X = A * T4




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c) MOV X, C ; X = C

MPY X, D ; X = X * D

MOV T1, E ; T1 = E

DIV T1, E ; T1 = T1 / E

ADD X, B ; X = X + B

SUB X, T1 ; X= X – T1

MPY X, A ; X = X * A

d) LDA C ; ACC = C

MPY D ; ACC = ACC * D

STA X ; X = ACC

LDA E ; ACC = E

DIV F ; ACC = ACC / F

STA T1 ; T1 = ACC

LDA B ; ACC = B

ADD X ; ACC = ACC + X

SUB T1 ; ACC = ACC – T1

MPY A ; ACC = ACC * A

STA A ; A = ACC

1) Para o formato de instrução de quatro operandos existem 5 linhas de código assembly. Para o formato de instrução de três

operandos existem 5 linhas de código assembly. Para o formato de instrução de dois operandos existem 7 linhas de código

assembly. Para o formato de instrução de um operando existe 11 linhas de código assembly.

2) Para o formato de instrução de quatro operandos são necessários 5 acessos a memória: 1 para buscar a instrução e mais 4

para cada operando. Este é o formato que tem o maior número de acessos à memória. Para o formato de instrução de três

operandos são necessários 4 acessos a memória: 1 para buscar a instrução e mais 3 para cada operando. Para o formato de

instrução de dois operandos são necessários 3 acessos a memória: 1 para buscar a instrução e mais 2 para cada operando. Para

o formato de instrução de um operando são necessários 2 acessos a memória: 1 para buscar a instrução e mais 1 para cada

operando. Este é o formato que possui menos acessos à memória.

3) Quantas instruções de adição, subtração, multiplicação, divisão e de transferência de dados existem em cada código gerado?

Adição Subtração Multiplicação Divisão Transferência

Quatro operandos 1 1 2 1 0

Três operandos 1 1 2 1 0

Dois operandos 1 1 2 1 2

Um operando 1 1 2 1 6




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4) Considerando que cada campo possui 5 bits, cada formato de instrução terá:

5 bits 5 bits 5 bits 5 bits 5 bits Total

Quatro Operandos OpCode Op1 Op2 Op3 P.I. 5 campos * 5 bits = 25 bits (maior)

Três Operandos OpCode Op1 Op2 Op3 - 4 campos * 5 bits = 20 bits

Dois Operandos OpCode Op1 Op2 - - 3 campos * 5 bits = 20 bits

Um Operando OpCode Op1 - - - 2 campos * 5 bits = 10 bits (menor)

5) Para encontrarmos a resposta precisamos multiplicar a quantidade de linhas do código assembly pela quantidade de bits de

cada formato, como a seguir:

Operandos Quantidade de Linhas Quantidade de Bits por Linha Total

Quatro 5 25 5 * 25 = 125 bits

Três 5 20 5 * 20 = 100 bits (menor)

Dois 7 20 7 * 20 = 140 bits (maior)

Um 11 10 11 * 10 = 110 bits

6) Para encontrarmos a resposta precisamos multiplicar a quantidade de linhas do código assembly pela quantidade de acessos

de cada formato, como a seguir:

Operandos Quantidade de Linhas Quantidade de Acessos Total

Quatro 5 5 5 * 5 = 25 acessos (maior)

Três 5 4 5 * 4 = 20 acessos (menor)

Dois 7 3 7 * 3 = 21 acessos

Um 11 2 11 * 2 = 22 acessos

Aqui não há muitas diferenças na quantidade de acessos para cada código gerado. Em um programa maior,

provavelmente essas diferenças influenciarão de forma significativa no desempenho da máquina.

5. MODOS DE ENDEREÇAMENTO

5.1 Imediato

Método simples e rápido. Indica o valor do dado no próprio campo operando. Não busca o dado do campo operando

na memória. Curto tempo de execução da instrução. O dado é transferido da memória junto com a instrução. Utilizado em:

Inicialização de contadores (valor fixo); Operação com constantes (valor fixo) matemáticas; Armazenamento de ponteiros;

Deslocamento de bits. Intel Pentium e AMD Athlon usam algumas instruções de modo imediato: desvio, movimentação,

operações aritméticas com constantes, entre outras. Exemplos:

MOV R, Op




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MOV AL, 22H ;Copia o valor hexadecimal 22 para o registrador AL – 1 byte de tamanho;

MOV EBX, 33445566H ;Copia o valor hexadecimal 33445566 para o registrador EBX – 32 bits;

5.1 Direto

O campo operando indica o endereço de memória onde está o dado. Requer apenas uma referência à memória

principal para buscar o dado. O dado deve ser transferido do dispositivo de entrada para a memória principal. Variável de

programa: quando um dado varia de valor a cada execução do programa. Representa simbolicamente o endereço do dado.

Exemplo: MOV AX, B4

5.2 Indireto

O campo operando representa o endereço de uma célula de memória. O conteúdo da célula de memória NÃO É um

dado, mas sim OUTRO endereço de memória. Usa mais ciclos de memória para buscar o dado. PONTEIRO: é o endereço

intermediário, indica ou aponta para a localização do dado.

Exemplo: MOV AX, 3B

5.3 Por Registrador

Usa-se registradores no lugar da memória principal. Execução rápida pois o dado encontra-se no registrador.

Exemplo: Escrever, em linguagem assembly, no modo de endereçamento direto, as instruções do seguinte trecho de programa

em linguagem de médio nível.

Dois modos de endereçamento por registrador: DIRETO (contém o dado a ser manipulado) e INDIRETO (contém o

endereço de uma célula de memória onde o dado se encontra).

VANTAGENS: Execução rápida. Economia de espaço. Só é vantajoso se o modo proporcionar redução de ciclos de

memória. As vantagens nem sempre são aplicáveis e por isso podem se tornar desvantagens.

DESVANTAGEM: Em arquiteturas CISC: Dificuldade em definir quais dados serão armazenados no registrador e

quais na memória principal: quem faz isso é o compilador e ocorre devido aos poucos registradores existentes e aos muitos

dados que devem ser manipulados. Exemplos: ADD registrador, registrador; ADD registrador, memória; ADD registrador,

registrador, registrador.

5.4 Indexado

Manipulação de endereços de acesso a elementos de tipos especiais de dados. Os endereços são ponteiros para os

elementos. Exemplo: vetores e outras estruturas de dados. Indexado: obtém-se o endereço do dado de um elemento por meio de

seu índice. Endereço = campo operando + valor contido no registrador de índice.




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6. ASSEMBLY X86 16 bits

É linguagem de montagem. É utilizada para programar um computador de baixo nível. O programa é montado dentro

do processador. Não é uma linguagem de máquina. Linguagem de máquina: Utilizada por um MICROPROCESSADOR para

controlar funções de um computador digital. MICROPROCESSADOR: É um circuito que possui a capacidade de executar

diversos tipos de funções distintas. É usado em um computador.

Linguagem de máquina: Só aceita e manipula informações numéricas expressas em notação de códigos binários.

Assembly: Linguagem de programação que surgiu entre a década de 40 e 50. Objetivo: facilitar o trabalho de codificação de

um programa de computador. É composta por códigos alfabéticos muito mais fáceis de se utilizar que códigos binários ou

hexadecimais.

Mnemônicos: São as instruções da linguagem Assembly. ASSEMBLER: É o nome dado ao programa montador. É o

programa utilizado para compilar um programa escrito em linguagem de montagem, tornando-o executável. É o ambiente de

programação. É responsável por traduzir o programa-fonte para o programa-objeto. PORTANTO: assembler é diferente de

assembly!

Compiladores disponíveis para a linguagem Assembly: MASM (microsoft), MASM (ibm), TASM (borland),

EMU8086 (http://www.emu8086.com/)

Saber programar em linguagem Assembly significa conhecer e saber usar melhor os requisitos mais íntimos de um

microprocessador, e por conseguinte, saber controlar melhor as funções de um computador digital. É usada na criação e

desenvolvimento de rotinas escritas nas formas de DLLs, drivers, programas embutidos (computadores de bordo), etc.

Algumas linguagens de alto nível possuem algum tipo de interação com rotinas de programas escritos em Assembly. Códigos

Assembly são rápidos e pequenos (compilado) mas o código-fonte é extenso.

Assembly é totalmente dependente de hardware. Um código Assembly para INTEL não é o mesmo que um para a

AMD. Portanto, não é portável. EMU8086: Ambiente de programação. Programa de simulação do modo de operação interna

de um microprocessador padrão 8086. Modo gráfico.

6.1 Organização de Dados

Nibble: É um conjunto numérico de 4 bits. Representa-se até 16 valores diferentes. É a menor estrutura numérica manipulada

internamente em um computador digital. Usa-se nibble para facilitar a representação de valores binários em formato

hexadecimal.

3 2 1 0

MSB LSB

Bytes: É um conjunto de oito bits. Representa-se numericamente até 256 valores diferentes. Um byte é formado pelo conjunto

de dois nibbles.

7 6 5 4 3 2 1 0

MSB LSB




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Word: Representa um conjunto de 16 bits. Representa-se numericamente até 65.356 valores diferentes (de 0 a 65.356). É

formado por dois bytes. É formado por quatro nibbles. Também pode ser representado valores numéricos entre -32.766 até

32.767. Representação de numeros inteiros. Representação de deslocamento de segmento.

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

MSB LSB

Double Word: É um conjunto de dois words. Um conjunto de 32 bits. Formada por um conjunto de quatro bytes ou oito

nibbles. Representa-se 4.294.967.296 valores numéricos diferentes. Representa-se também numeros entre -2.147.483.648 e

2.147.483.647. Utilizado para representar: Valores inteiros de 32 bits, Valores de ponto flutuante de 32 bits; Endereços

segmentados.

Quad Word: É um conjunto de dois double words. É um conjunto de 64 bits. É formado por dois double words, ou quatro

words, ou oito bytes ou ainda dezesseis nibbles. Representa-se 18.446.744.073.709.551.616 valores numéricos diferentes.

Representa-se -9.223.372.036.854.7756.808 à -9.223.372.036.854.7756.808. Usado em microprocessadores de 64 bits.

6.2 Registradores

Utilizados para armazenar os valores que serão manipulados por um programa. A arquitetura X86 da Intel é formada

por 14 registradores. Cada um manipula 16 bits. São divididos em quatro grupos funcionais:

Registradores gerais: AX, BX, CX, DX;

Registradores de segmento: CS, DS, ES, SS

Registradores de ponteiros: SI, DI, SP, BP, IP

Registradores de estado: F

Registradores Gerais

Cada registrador tem 16 bits de dados. Cada registrador pode ser dividido em 2 duas partes com 8 bits cada um.

AX (accumulator extended, AH – AL): pode ser utilizado em: operações aritméticas, Acessos de portas de entrada e

saída; Chamadas de interrupções, Transferência de dados, Etc.

BX (base extended, BH-BL): Pode ser utilizado como ponteiro para acessar a memória no sentido de obter algum

valor de retorno ou mesmo definir valores que serão usados para auxiliar operações aritméticas efetuadas com o

registrador ah.

CX (counter extended, CH-CL): Usado para receber alguns valores de interrupções. Principal finalidade: servir como

contador de laços de repetição e operações de deslocamento registradas em CL.

DX (data extended, DH-DL): Operações aritméticas. Acessos de portas de entrada e saída. Algumas chamadas de

interrupções.




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Registradores de Segmento

Tem 16 bits. Usados para acessar uma determinada área de memória (OFFSET). São utilizados para auxiliar o

microprocessador a encontrar o caminho pela memória do computador. Não podem ser divididos em grupos de 8 bits.

CS (Code Segment): Usado para apontar para uma área de memória que contém o segmento de código de programa

que se encontra em execução. Obs.: a mudança do valor existente nesse registrador pode resultar em travamento do

computador

DS (Data Segment): usado para apontar para a área de memória que estiver sendo utilizada no armazenamento dos

dados do programa em execução. A mudança no valor existente nesse registrador de segmento pode ocasionar a

obtenção de dados incorretos.

ES (Extra Data Segment): Usado para determinar um segmento extra de endereço de dados distante da área em que se

está operando. Por exemplo: necessário quando é preciso acessar a memória do vídeo.

SS (Stack Segment): Usado para identificar a área de memória que será usada como pilha, com o objetivo de

armazenar dados temporários para a execução de um determinado programa. Algumas vezes pode conter o mesmo

valor encontrado no registrador de segmento DS. A mudança do valor pode trazer resultados imprevisíveis

relacionados aos dados.

Registradores de Deslocamento

Registradores de apontamento. Registradores de deslocamento. Registradores de índice. Associados ao acesso de uma

determinada posição de memória previamente conhecida. Não podem ser divididos em grupos de 8 bits. Quatro registradores

são manipuláveis, apenas o IP não é.

IP (instruction pointer): Apontador da próxima instrução. Possui o valor de deslocamento do código da próxima

instrução a ser executada. É de uso interno do microprocessador. Guarda o deslocamento da próxima instrução de um

programa. O valor só pode ser lido.

SI e DI: Utilizados para manipular índices de uma tabela.

SI (Source Index): usado para a leitura dos dados de tipo string de uma tabela.

DI (Destination Index): usado para a escrita de dados do tipo string em uma tabela. Usado na definição de

endereçamento distante associado ao registrador de segmento ES.

SP e BP: Permitem acesso à pilha de programa. Pilha de programa: memória para armazenamento de dados.

Possibilita armazenar dados em memória, sem utilizar registradores gerais. É um mecanismo que armazena dados de cima para

baixo.

BP (Base Pointer): armazena o endereço da base da pilha.

SP (Stack Pointer): armazena o endereço do topo da pilha.




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6.3 Interrupções

Interrupções tornam possível controlar vários dispositivos associados ao computador. O funcionamento da interrupção

ocorre pela comunicação entre dispositivos externos e o microprocessador. INT: instrução utilizada para interrupções. Faixa de

valores de INT: 00h – FFh (número hexadecimal). Total de 256 interrupções possíveis. Tabela de interrupções: Fica

armazenada nos primeiros 1024 bytes da memória (endereço físico de 0 a 1023). É um conjunto de vetores indexados aos

registradores CS e IP. Cada vetor ocupa 4 bytes (2 bytes para cada registrador).

ISR: Interrupt Service Routine – outro nome para a tabela de interrupções. Possui o endereço das funções de cada uma

das interrupções existentes. Três categorias: Interrupção por hardware, Interrupção por exceção, Interrupção por software.

Interrupção por Hardware

Possibilita acionar periféricos externos. Faixa de valores: 08h a 0Fh. IRQ: Interrupt request. Linha pela qual a

interrupção se conecta com o microprocessador. São controladas por rotinas do S.O. ou da ROM-BIOS. Máximo de

dispositivos externos: oito (se for um microprocessador intel 8086. processadores mais atuais manipulam mais dispositivos).

Este tipo de interrupção é gerenciada pelo próprio comptuador. Não é possível mudar seu estado de comportamento.

08h: IRQ0. Opera o chip temporizador do sistema.

09h: IRQ1. Opera o teclado.

0Ah: IRQ2. Interrupção reservada.

0Bh: IRQ3. Opera as portas de comunicação COM2.

0Ch: IRQ4. Opera as portas de comunicação COM1

0Dh: IRQ5. Opera uma unidade de disco.

0Eh: IRQ6. Opera unidade de discos flexíveis.

0Fh: IRQ7. Opera porta LPT1 para impressora do tipo paralela

Interrupção por Exceção

Possibilita fazer o controle condicional interno do microprocessador, retornando algum tipo de erro. Exemplo: divisão

por zero. Faixa de valores: 0 a 7. Oito tipos de interrupções.

00h: falha de divisão quando o divisor é igual a zero

01h: execução passo a passo num processo de debug quando FLAG TF é setado

02h: interrupção reservada para a condição de operação para NMI (Non Maskable Interrupt)

03h: ocorre na definição da execução de um ponto de parada (Breakpoint) sobre a execução da instrução

INT3

04h: ocorre quando há estouro registrado no FLAG OF quando da execução da instrução INTO




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Interrupção por Software

Efetua o acionamento de determinadas interrupções desejas por intermédio de um programa em execução, podendo

interferir na ação de algum periférico conectado ao microcomputador. As interrupções mais utilizadas são as da ROM-BIOS.

10h: escrita de caractere no monitor de vídeo

13h: operações de leitura e escrita em disco

14h: comunicação com porta serial

16h: leitura de caractere no teclado

17h: operações com impressora

19h: ação de reset

1Ah: retorna a hora do sistema

20h: finaliza a operação do sistema

21h: operações de leitura e escrita nos periféricos padrão conectados ao sistema

33h: utilização do mouse

6.4 Linguagem Assembly

Denominações semelhantes: ASM86, X86, ASM8086. Todos os microprocessadores da família INTEL possuem

basicamente o mesmo conjunto de instruções existentes no padrão do microprocessador 8086 e 8088. Assembly 8086 possui

116 instruções (mnemonicos) diferentes destinadas ao controle do microprocessadores. Os outros microprocessadores INTEL

possuem novas, e mais, instruções a cada novo lançamento. Seis grupos funcionais: Transferência de dados, Aritméticas,

Manipulação de bits, Manipulação de strings, Controle de programa, Controle do microprocessadores.

Transferência de dados: Instruções destinadas à movimentação de dados. Podem ser movimentados: Entre

registradores, Entre registradores e posições de memória, Entre registradores e unidades de entrada e saída.

Aritméticas: Instruções destinadas aos cálculos matemáticos básicos: Adição, Subtração, Multiplicação, Divisão.

Manipulação de bits: Instruções que fazem o deslocamento de bits em um registrador ou posição de memória. As

funções de operações lógicas de conjunção (ou), disjunção (e) e negação são incluídas neste grupo.

Manipulação de strings: Fazem o controle de grupos de sequencias de caracteres. Comparação. Análise.

Movimentação.

Controle de programa: Instruções que controlam a execução do código de programa. Pode ser: Execução sequencial,

Com laços

Sub-rotinas, Subprogramas. Podem manipular as interrupções de um programa em execução. A interrupção ocorre por

vários motivos. Exemplo: Aceitar uma entrada de dados via teclado. É necessário fazer uma interrupção no programa,

para que o dado possa ser digitado, e após aceitar o dado continua sua execução.

Controle de microprocessador: Instruções que possibilitam o acesso dos registradores de controle do

microprocessador com o objetivo de mudar seu estado de comportamento.




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6.5 DEBUG

Para executar o debug em arquiteturas 32 bits:

Entrar no programa CMD.EXE

Digitar CD.. e apertar enter

Digitar novamente CD.. e apertar enter

Digitar DEBUG e apertar enter

Para executar o debug em arquiteturas 64 bits:

Comandos básicos

R: mostra o estado dos registradores

Q: sai do debug

T: executa a operação

E: permite inserir o código da operação no deslocamento indicado

IP: permite alterar o deslocamento da próxima instrução

A: permite inserir código assembly

G: usado para executar operações com caracteres

U: lista o código do programa criado

Operações

ADIÇÃO

OpCode Registradores Gerais Operação Assembly

00D8 AL, BL AL AL + BL ADD AL, BL

01D8 AX, BX AX AX + BX ADD AX, BX

02D8 BL, AL BL BL + AL ADD BL, AL

03D8 BX, AX BX BX + AX ADD BX, AX

SUBTRAÇÃO

OpCode Registradores Gerais Operação Assembly

28D8 AL, BL AL AL - BL SUB AL, BL

29D8 AX, BX AX AX - BX SUB AX, BX

2AD8 BL, AL BL BL - AL SUB BL, AL

2BD8 BX, AX BX BX - AX SUB BX, AX




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MULTIPLICAÇÃO

OpCode Registradores Gerais Operação

F6E3 BL AX AL * BL (MPY AL, BL)

F7E3 BX DX:AX AX – BX (dx armazena parte do resultado quando este

ultrapassa os 16 bits) [MPY AX, BX]

DIVISÃO

OpCode Registradores Gerais Operação

F6F3 BL AX AL / BL (AL = quociente. AH = resto) [DIV AL, BL]

F7F3 BX DX:AX AX / BX (AX = quociente. DX = resto) [DIV, AX, BX]

Exemplo

Dados os números decimais 1.500 (AX) e 500 (BX), efetue as quatro operações básicas aritméticas no Debug para

todos os códigos de cada uma delas. Anote os valores iniciais e finais de todos os registradores.

Solução

Primeiro devemos converter os números decimais para hexadecimais. No debug são usados 4 bits para o número

hexadecimal. O primeiro passo é converter os números decimais para binário e só depois para hexadecimal, conforme mostram

as tabelas abaixo.

Convertendo 1500: (1.500)10 = (0000 0101 1101 1100)2 = (05DC)16

0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0

215 214 213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20

32768 16384 8192 4096 2048 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0

23 22 21 20 23 22 21 20 23 22 21 20 23 22 21 20

8 4 2 1 8 4 2 1 8 4 2 1 8 4 2 1

0 4 + 1 = 5 8 + 4 + 1 = 13 = D 8 + 4 = 12 = C

Convertendo 500: (500)10 = (0000 0001 1111 0100)2 = (01F4)16

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0

215 214 213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20

32768 16384 8192 4096 2048 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0

23 22 21 20 23 22 21 20 23 22 21 20 23 22 21 20




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8 4 2 1 8 4 2 1 8 4 2 1 8 4 2 1

0 1 8 + 4 + 2 +1 = 15 = F 4

00D8

01D8

Neste exemplo setamos IP para 0102 pois o primeiro OPCODE ficou armazenado em 0100 e 0101. O OPCODE 01D8

ficará armazenado em 0102 e 0103.




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02D8

03D8

28D8

29D8




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2AD8

2BD8




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Referências

MANZANO, J. A. N. G. Fundamentos em Programação Assembly: Para Computadores IBM-PC. A partir dos

Microprocessadores Intel 8086/8088. Editora Érica, 2009.

MONTEIRO, M. A. Introdução à Organização de Computadores. Editora LTC, 2007.

resumo assembly x86 16 bits

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